知道这次进攻非同寻常，便将老弱妇孺及钱粮等重要物资转移到大山深处，并在山南险要处竖立数重木栅作为防御工事，修筑营盘作为据点，准备了大量滚石、檑木、长枪、标枪、毒矢等轻重武器，严阵以待。
随后官军四面包围，使用火箭、团牌、火铳和登山器械对大藤峡的十几处山寨发起猛攻。激战中，明军将士人多势众，又备有登山利器，故而冒死上山，纵火焚毁了不少木栅。此时叛军留守峡中的军队仅一万多人，众寡悬殊，贼首侯大狗不得不放弃第一线，转移到九层楼等处据守。
大藤峡核心据点是九层楼，又名九重崖。山顶有九个山峰，因山峦重叠如阶梯，共九层，故得名。四周崖壁陡峭，仅有一条的小路可上山顶，易守难攻。官军尾追而至，想从小路登山，被瑶民用滚石、檑木、毒箭打死数百人，攻势顿挫。激战数昼夜，九层楼岿然不动。
赵辅见状决定采取佯攻，多设疑兵，诱使义军大量消耗木石、标枪、毒箭；一面采取火攻，集中火箭、火炮向九层楼攻击。在明军猛烈的火力打击下，叛军阵地上的木栅燃起熊熊大火，垒石而成的防御工事也陆续倒塌。此时，赵辅再次命令敢死队向山顶突击。面对官军多个方向的夹击，贼首侯大狗终于抵挡不住，队伍纷纷溃败。在外地作战的叛军被明军封锁线拦截，无法回援，九层楼最终被官军攻陷。
此战明军攻破大藤峡贼寇大小营寨三百二十四所，杀三千二百零七人，俘获包括贼首侯大狗在内的七百八十二人，还掳走了两千七百一十八名妇女。叛军战死、溃逃、溺毙、堕崖而亡者在万人以上。
战役结束后，中府都督同知、拜征夷将军赵辅命人砍断大藤峡那根有名的大藤，把断藤蒙上牛皮做成数面大鼓，作为战利品送往广州、梧州、肇庆的官府衙门。
刘君韬只见幕府情报部送来的消息中显示，赵辅在战后为了自彰其功，改大藤峡为“断藤峡”，撰写碑文刻成《赵辅纪功碑》，竖之于大
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